基于XFEM的切槽炮孔定向断裂爆破数值模拟

 应用ABAQUS 扩展有限元（XFEM）模拟了切槽炮孔定向断裂爆破时爆生裂纹沿切槽方向和非切槽方向的起裂、扩展和止裂。结果表明：切槽方向爆生裂纹的起裂时间比非切槽方向早10 μs;裂纹扩展速度较非切槽方向具有明显的阶段性,可分为加速扩展、失稳扩展和减速扩展3 个阶段;裂纹的止裂时间比非切槽方向晚60 μs。在裂纹扩展阶段,切槽方向在失稳扩展阶段爆生裂纹的平均速度为1343 m/s,非切槽方向爆生裂纹的平均速度为600 m/s,仅为切槽方向爆生裂纹平均速度的44%,说明切槽有利于爆炸能量释放,增加爆生裂纹的扩展速度。切槽方向和非切槽方向爆生裂纹扩展的平均距离分别为124 mm 和45 mm,说明切槽对爆生裂纹的扩展有明显的导向作用。XFEM 能够正确模拟切槽爆破爆生裂纹的扩展,具有广阔的应用前景。     

南海东部油田低成本高效助流注水技术创新与实践

南海东部越来越多的海相沉积砂岩油藏地层能量不足需要注水,但平台无注水工程预留,存在建立注水系统投资大、周期长、效益差的问题,如何实现注水开发是亟待解决的技术挑战。以A油田为例,该油田L层为边水驱动的岩性油藏,地层天然能量不足,水平井投产后地层压力下降迅速,迫切需要通过注水补充地层能量。在注水水源评价的基础上,定量表征相控模式下的压力场,制订针对性的抢救式注水方案;研发助流注水工艺管柱及井下数据监测系统,满足了油藏通过井下注水补充地层能量、提高采收率的要求。结果表明:创新研发的助流注水技术实现了平台无注水预留条件下的注水开发,节省了海上平台空间及工程设施成本,实现了变流量注入、定期酸洗、闭式注入环境下的水质监测、注入水量测调、水源层返排清井及产水能力测试等多种功能,具备成本低、实施周期短、注水效果好的巨大优势。油田采用助流注水后,受效井组的单井采油量增加明显,地层能量得到有效补充,取得了很好的开发效果。     

考虑井眼尺寸影响的小井眼坍塌压力计算方法

针对小井眼井壁坍塌问题,基于岩石强度的尺寸效应理论,采用Hoek等人的强度尺寸效应经验公式建立了岩石单轴抗压强度与试样直径之间的关系;并对此经验公式进行了修正,考虑了黏聚力、内聚擦角等岩石强度参数与试样尺寸之间的关系,建立了考虑岩石强度尺寸效应的Mohr-Coulomb强度准则。得到了考虑井眼尺寸影响的坍塌压力计算方法,并提出了两种评价岩石强度尺寸效应的方法。研究结果表明,坍塌压力存在尺寸效应,相对于常规井眼,小井眼的坍塌压力当量密度较低;而不同性质地层岩石的强度尺寸效应是不同的,岩石的非均质性越强,裂缝越发育,小井眼钻井坍塌压力的尺寸效应越强,这为评估小井眼井壁坍塌风险提供了重要参考和依据。     

塔里木盆地井壁稳定性测井评价初探

针对塔里木盆地部分地区井壁不稳定问题,开展井壁稳定性测井评价研究,主要从岩石力学的角度出发,利用测井信息计算地层岩石机械特性参数、地层孔隙压力、地应力分布、破裂压力等     

煤岩坍塌的特殊性及钻井液对策

在煤层气钻井中,煤岩坍塌造成接单根困难、起下钻遇阻遇卡、蹩泵等事故和井下复杂。通过煤岩力学性能测试和结构构造特征分析,分析了煤岩失稳的特殊性及钻井液和其它因素的影响,确定了煤层钻井的钻井液技术对策,优选出钻井液体系及配方,应用表明钾铵聚合物钻井液能有效地防止煤岩井壁失稳。     

层理性泥页岩大斜度井井壁稳定性研究

层理性泥页岩的井壁失稳是制约深部油气钻井成功的关键问题之一。由于强度的各向异性,钻进大斜度井时更容易发生严重的井壁失稳问题。根据多孔介质弹性力学理论,建立了大斜度井井周应力状态,采用双重坐标转换,得到了井周集中应力在层理面上的分布。层理弱面和岩石基体均采用莫尔-库仑破坏准则,建立了层理性泥页岩大斜度井井壁稳定分析方法,综合考虑了层理面产状、井斜方位和地应力等因素的影响。研究结果表明,对特定产状的层理面而言,井斜角和方位角对井壁稳定性有重要影响。当井斜角超过一定角度后,坍塌压力急剧升高,井壁失稳风险增大,维持井壁稳定需要的钻井液密度较高,向水平最大主应力方向钻进大斜度井时坍塌压力最高,井壁失稳风险最大,应尽量避免井眼方位与水平最大主应力方向一致。     

基于光纤陀螺的捷联惯导系统的测试设计

我国煤矿井下瓦斯治理钻孔工程量巨大,目前主要采用人工丈量的方法测量标定开孔方位与角度参数,稳钻时间长、效率低、精度差。针对这一问题,提出基于光纤陀螺的捷联惯导系统开孔参数新方法,该系统采用陀螺与加速度计的捷联惯导系统对钻孔的方位角、倾角进行测量,可以显著提高钻孔方位与角度参数的标定效率与精度,降低管理成本。     

高位钻孔对特厚煤层瓦斯抽放效果考察及分析

本文阐述了高位钻孔抽放的基本原理和特点,利用数值模拟分析了采动影响下的特厚煤层上覆顶板岩层裂隙分布特征,并通过水帘煤矿3801综放工作面的高位钻孔抽放实验,对比论证了高位钻孔抽放的可行性,为特厚煤层的安全高效开采提供了保障。     

东海油气田深部泥页岩特性及钻井液技术研究

针对东海油气田从玉泉组到平湖组钻井过程经常出现剥落掉块导致蹩钻、蹩扭矩、起下钻遇阻等问题，开展了东海油气田泥页岩特性及钻井液技术研究，研究中采用了X射线衍射、理化性能测试、扫描电镜以及高压压汞分析了东海地区泥页岩井壁失稳的机理，提出了纳微米微孔封堵和活度平衡的钻井液技术对策，获得了一套适合于东海油气田深层泥页岩井壁稳定的海上反渗透型钻井液技术并开展了室内评价和现场应用，应用井与邻井相比，12(1/4)"井段划眼时间从137.75 h减少到39.50 h，循环时间从56.75 h减少到35.75 h，单井划眼和循环时间节约近5 d。     

井下可视化自动寻航钻井技术初探

针对地层模型预测不准确、钻头处地层特性分析不到位和地层边界确定不及时等影响优质储层钻遇率问题，开展了可视化寻航钻井探索性研究。该技术包括井周地层预测及三维可视化、导航模型构建、地层边界自动分析、地层特性实时自动分析、优质储层自动识别和轨迹自动优化等几个过程。前3个过程属于可视化导航地层模型构建，用于宏观上预测和指示富集油气目标地层位置、延展性等；地层边界自动分析、地层特性实时自动分析及优质储层自动识别用于精细预测钻头附近地层的边界位置、实时提供地层的岩性、物性和含油性，以便精确确定钻进方向；轨迹自动优化则用于自动规划下一步钻井方案。在多口井现场应用中，该系统预测的地层模型及优化的轨迹提高了优质储层钻遇率。结果表明，井下可视化自动寻航钻井技术能够在一定程度上实现类似于汽车导航式钻井，为提高优质储层钻遇率提供了一种新的技术手段。